DK155105C

DK155105C - Elektromagnetisk betjent ventil

Info

Publication number: DK155105C
Application number: DK388476AA
Authority: DK
Inventors: Paulsen Gary
Original assignee: Spraying Systems Co
Priority date: 1975-09-02
Filing date: 1976-08-27
Publication date: 1990-10-15
Also published as: SE420340B; DK155105B; FR2323084B1; GB1518714A; US3985333A; DE2636814C2; IT1066596B; AU1512276A; DE2636814A1; DK388476A; CA1032144A; FR2323084A1; SE7608269L

Description

DK 15 510 5 C

Den foreliggende opfindelse angår en elektromagnetisk betjent ventil af den i krav l's indledning angivne art.

Til sprøjteudstyr indenfor landbruget har man normalt brugt manuelt betjente ventiler for at tilslutte og afbryde sprøjtebomme og sprøjteapparater af den art, der normalt trækkes ved hjælp af en typisk landbrugstraktor. Nogle kan være indbygget i specielt konstruerede maskiner, som kun benyttes til at sprøjte forskellige kemikalier på store landområder. Landbrugsudstyr af denne art forbedres konstant og bliver til stadighed forfinet. En større komfort for brugeren er et stadigt formål og al ny udrustning er konstrueret herefter.

Sprøjteapparater med førerkabine har haft styreventiler og tilknyttede ledninger i førerhuset, og dette har skabt en potentiel risiko for brugeren, da førerhusets indvendigt meget hurtigt ville blive oversvømmet med de kemikalier, der udsprøjtes, hvis af en eller anden grund de således anbragte ventiler eller slanger skulle svigte. Nogle af de benyttede kemikalier er giftige og kunne foranledige en alvorlig beskadigelse af brugeren, og for at undgå dette eller reducere denne risiko til et minimum bør ventilerne og slangeforbindelserne anbringes væk fra brugeren og fortrinsvis udenfor førerhuset. Elektromagnetiske ventiler giver en hensigtsmæssig måde til at opnå dette.

De elektromagnetiske ventiler, der for øjeblikket er til rådighed til brug på sprøjteapparater indenfor landbrug synes imidlertid ikke at være andet end typiske industri vent i 1 er, der i nødvendigt omfang er tilpasset anvendelsen i forbindelse med landbrugsudstyr. Den eneste ændring, der er foretaget ved en sådan tilpasning, omfatter normalt, at den industrielt benyttede spole udskiftes med én, der kan bruges i forbindelse \ med elektriske systemer i forbindelse med motorkøretøjer. Sådanne elektromagnetiske ventiler er imidlertid ikke uden videre egnet til brug. i forbindelse med sprøjteudstyr til kemi- 2

DK 155105C

kalier eller væsker, idet kemikalierne· kan være aggressive og medføre en tilklæbning af ventilen og væskerne i stort omfang kan indeholde faste bestanddele, som kan føre til en tilstopning af ventilen, og at denne går fast. Dette skyldes endvidere, at den energi der står til rådighed for aktiveringen af elektromagnetiske ventiler på en landbrugsmaskine generelt er begrænset således, at aktiveringskraften må være lille. Endvidere er kendte ventiler så kompliceret opbygget, at en vedligeholdelse heraf kræver et veludstyret værksted og veluddannet personale.

Fra US-patentskrift nr. 2.826.215 kendes en elektromagnetisk betjent ventil omfattende et ventilhus med et indløb og et udløb, som er anbragt på hver sin side af et ventilsæde. En ventilspindel med et ventil- eller afspærringslegeme er anbragt i ventilens indre til at blive bevæget i afhængighed af aktiveringen af et anker hørende til ventilens elektromagnetiske aktiveringsindretning. Ventilhusets indre eller gennemstrømningskammer er opadtil aflukket ved hjælp af en øvre membran, der ved sin ydre rand er fastgjort til huset og ved sin indre rand til venti 1 spindlen således, at ankeret isoleres fra gennemstrømningskammeret. Sidstnævnte er nedadtil aflukket ved hjælp af en nedre membran, som ligeledes er fastgjort til henholdsvis hus og spindel. Fluidumtrykket i gennemstrømnings-kammerelt samvirker med begge membranerne for at bibringe ventillegemet aksiale kræfter. På grund af membranernes relative placeringer er kræfterne imidlertid modsat rettede og har en tendens til at ophæve hinanden. Som følge af ophævningen af disse kræfter, forskyder ankeret ventilen under anvendelse af en forholdsvis lille kraft. En sådan konstruktion omtales undertiden som et "balanceret sædearrangement".

Endvidere kendes fra US-patentskrift nr. 2.602.627 en elektromagnetisk betjent ventil af den indledningsvis nævnte art ved hvilken der i modstående ender af ventilhuset er indskruet henholdsvis et øvre magnetspolehus med en magnetspole og et nedre 3

DK 15 510 5 C

membranhus. En manuel betjening af ventilen er ikke mulig, ligesom en fjernelse af magnetspolen eller membranhuset fra ventilhuset kræver specielt værktøj. Endvidere er denne ventil ved hjælp af et kompliceret omkoblingsarrangement udformet således, at den kun forbruger strøm under omskiftning og fastholdes i en given dr iftsti 11 ing, i hvilken der ikke føres strøm til magnetspolen. Et sådant omkoblingsarrangement er imidlertid meget følsomt over for påvirkninger fra omgivelserne og specielt uhensigtmæssigt i et miljø med aggressive kemikali er.

Det er den foreliggende opfindelses formål at anvise en elektromagnetisk betjent ventil af den indledningsvis nævnte art, som fungerer pålideligt ved lavt energiforbrug og som er ser-vicevenlig.

Dette formål tilgodeses ved, at den elektromagnetisk betjente ventil ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 anførte.

Da ventilen ifølge opfindelsen er udformet med et balanceret sædearrangement, er den nødvendige energi til aktivering af denne lav, og såfremt der opstår tilklæbning af ventilen eller denne går fast således, at den ikke kan aktiveres ved hjælp af den til rådighed stående magnetiske kraft, kan en sådan uønsket situation afhjælpes ved manuel påvirkning af det nedre membranstempel og derved ventilen. Når der opstår en kraftig tilklæbning af ventilen eller denne går hårdt fast, kan den let adskilles, da de ventildele, som skal rengøres, udelukkende er sammenholdt ved hjælp af forbindelsesorganerne. Endvidere kan en defekt magnetspole udskiftes uafhængigt af de øvrige ventildele ved blot at fjerne dækpladen. Ventilen ifølge opfindelsen er således meget servicevenlig.

Opfindelsen forklares ved hjælp af et udførelseseksempel nærmere nedenfor under henvisning til tegningen, hvor 4

DK 15 510 5 C

fig. 1 viser set fra siden en udføre! sesf orm for en elektromagnetisk ventil ifølge opfindelsen, fig. 2 set fra siden den elektromagnetiske ventil, men drejet 90° fra den stilling, der er vist i fig. 1, og fig. 3 et lodret snit gennem den elektromagnetiske ventil langs linien 3-3 i fig. 2.

Som vist på tegningen har den elektromagnetiske ventilenhed et ventilhus 10, der i den viste udformning er fremstillet af polypropylen. Et øvre membranhus 11 og et nedre membranhus 12 er anbragt henholdsvis over og under ventilhuset og er fastgjort ved hjælp af skruer eller bolte 13, hvoraf mindst to går gennem en bundplade 14 og er skruet i en spændbøjle 15 ved toppen. Den øvre 16 og den nedre membran 17 er spændt mellem de pågældende huse 11 og 12 og ventilhuset 10. Den øvre spændbøjle 15 og bundpladen 14 trækker de pågældende membranhuse 11 og 12 til indgreb med de pågældende membraner 16 og 17 under påvirkning af skruerne 13 til tilvejebringelse af spænd- og klemmevirkningen langs membranernes omkreds.

Den øvre spændbøjle 15 er anbragt på membranhuset 11 og har en centralt anbragt åbning 18, der er i indgreb rundt om en opad-stående flange 19 på dette. Bundpladen 14 har en midteråbning 20, der går i indgreb omkring det nedre membranhus 12's legeme og pladen er i indgreb med en klemmeflange 21 på dette, som påfører spænd- og klemtrykket på membranen 17. Membranen 17 er indsat i en udsparing i den nedre ende af ventilhuset 10, som vist ved henvisningstallet 22,og flangen 21 passer ind i denne udtagning, når membranen er spændt ind på plads. Det øvre membranhus 11 går direkte i indgreb med membranen 16, og det bemærkes, at denne membran er lejret forholdsvis dybt i ventilhuset, idet en opadstående flange 24 på ventilhuset ved hen-visningstallet 23 omgiver membranhuset over en væsentlig del af dets højde.

5

DK 155105C

Det nedre membranhus 12 har en midteråbning 25 og et nedre membranstempel 26 er anbragt således, at det kan gå lodret frem og tilbage gennem denne åbning. Stemplet 26 har en gevindskåren forlængelse 27, der går opad gennem et midterhul i membranen 17 og er skruet ind i den lodrette ventilspindel 28 med en spændskive 29 anbragt mellem spindelens bundende og membranen 17, og når stemplet 26 spændes ind i spindelen 28 udøves en klemvirkning på membranens midterområde ved hjælp af spændskiven 29. Ventilspindelen 28 forløber opad gennem området for et ventilsæde 30 og den øvre side af ventilsædet omfatter en lukkedel udformet som en ikke metallisk sædeskive 31, fremstillet af gummi eller et tilsvarende materiale og monteret på spindelen i en relativ korrekt stilling til indgreb med sædet 30 i ventilens lukkede stilling. Den øvre ende af vent i 1spinde 1 en 28 er såvel udvendigt som indvendigt gevindskåret og en sædeskiveholder 32 er fastgjort på det ydre gevind. Sædeskiven 31 er spændt mellem holderen 32 og et med flange forsynet afstandsstykke 33 monteret på spindelen og båret på et skulderfremspring på spindelen til optagelse af reaktionen af spænd- eller klemkraften, når holderen 32 spændes ned på spindelens ydre gevind med sædeskiven 31's bundflade fri til indgreb med sædet 30. Ventilhuset 10 har en eller flere indløbsåbninger 34 under området for ventilsædet og en udløbsåbning 35 over ventilsædet, således at ventilvirkningen af sædet 30 og sædeskiven 31 effektivt styrer strømmen af fluider gennem ventillegemet, og det bemærkes, at passagerne gennem huset er rigelige og tilstrækkeligt fri og åbne til at forhindre enhver tilbøjelighed til, at ventilen bliver stoppet. Ventilen aktiveres ad elektrisk vej og til dette formål rager et anker 36 gennem det øvre membranhus 11 omgivet af en spole 37, som aktiverer ankeret. Et ankerstop 38 begrænser ankerets maksimale opadgående bevægelse. Dette stop 38 er monteret på en spoledækplade 39 og er monteret indstilleligt \ deri ved hjælp af en gevindskåren forbindelse gennem et midterhul i pladen og fastgjort ved hjælp af en låsemøtrik 40. Spoledækslet 39 er fastgjort ved hjælp af skruer 41 til indad- 6

DK 15 510 5 C

rettede flanger 42 på opstående vægge 42, der er i ét med spændbøjlen 15. En ankerfjeder 43 omgiver ankeret 36 og er i indgreb med en holdering 44 ved sin nedre ende, hvilken ring er monteret på ankeret. Den øvre ende af fjederen ligger an imod undersiden af det øvre membranhus ll's topvæg, således at fjederens 43 tryk på ankeret er rettet nedad.

Ankeret 36 har forneden en gevindskåret forlængelse 45, der rager ned gennem et midterhul i den øvre membran 16 og er fastgjort i den øvre ende af ventilspindelen 28 ved indgreb med det indre gevind i dette område af spindelen. En spændskive 46 er anbragt på ankerforlængelsen 45 og membranen 46 klemmes mellem denne spændskive og bundenden af ankeret 36, når den gevindskårne forbindelse mellem ankeret og ventilspindelen 28 strammes.

Membranerne 16 og 17 er således anbragt på modstående sider af ventilsædet 30, og spindelen 28 giver en stiv forbindelse med en fast længde mellem membranerne, medens ankeret 36 og det nedre stempel giver en aks i al styrevirkning. Membranstemplet 26 er dækket af et fleksibelt dæksel 47, der ved en snap-låseagtig virkning er sat på plads over det nedre membranhus 12 for at indelukke stemplet 26, hvilket dæksel nemt kan fjernes for adgang til stemplet, og hvorved ventilspindelen 28 kan bevæges eller forskydes manuelt.

Spolen 37 er indkapslet i nylon og har spadestik 48 til at give elektrisk forbindelse med en elektrisk strømkilde. Elektrisk betjening af denne styreventil fra traktorens elektriske system gør det muligt, at den elektromagnetisk styrede ventil bliver anbragt langt væk og uden for brugerens førerhus, og der skulle således kun være behov for elektriske forbindelser og kontakter eller tilsvarende betjeningsorganer tæt ved den person, der betjener traktoren og styrer betjeningen af sprøjteudstyret fra førerhuset. Ventilen kan være anbragt på sprøjteudstyret eller -grejet eller i den mest fordelagtige stil- 7

DK 15510 5 C

Ting til at reducere længden og antallet af slanger til et minimum og derved reducere omkostningerne. Efter den første installation kan efterfølgende sammenkoblinger på et slæbegrej afsluttes ved blot at etablere de elektriske forbindelser, således at styrevent i len er klar til drift. Spolen 37 kan fjernes uden at afmontere styreventilen ved at fjerne dækpladen 39, hvilket giver adgang til spolen, således at den kan løftes ud af den øvre spændbøj1ekonsol 15 uden at genere nogen nedenfor liggende del af ventilenheden. Hele ventilenheden kan monteres på landbrugsudstyret efter ønske ved hjælp af de ge-vindskårne bolthuller 49 i en af spændbøj1ekonsol1 en 15's opstående vægge 42. De elektriske terminaler 48 kan være anbragt ved enhver af konsollen 151 s to åbne sider blot ved at vende spolen i konsollen efter ønske.

Alle denne ventils indre dele, der kan komme i berøring med fluider, der skal styres ved hjælp af denne ventil, er af rustfrit stål. Spindelen 28 er af rustfrit stål, hvilket også gælder spændskiverne 29 og 46, holderen 32 og afstandsstykket 33. Det nedre stempel 26 er ligeledes af rustfrit stål og huset 12 for den nedre membran er af rustfrit stål. Det øvre membranhus 11 er fremstillet af stål og electroless-nikkel-pletteret. Ankeret 26, ankerstoppet 38 og låsemøtrikken 40 er også alle fremstillet af stål og electroless-nikkelpletterede. Spoledækpladen 39 og spændbøjlen 15 med de opstående vægge 42 og bundpladen 14 er alle fremstillet af stål og er givet en beskyttende belægning med epoxymaling.

Ved drift af denne ventil ses det, at med ventilen i den åbne stilling vil ventilsædet 30 ikke længere have nogen virkning på forskydning af ventilspindelen 28. Det tilstedeværende tryk vil nu virke på begge sider af sædet og alle opstående kræfter vil derfor ophæve hinanden. Tætningsområderne repræsenteret ved de øvre og nedre membraner 16 og 17 er lige store og trykket virkende på disse membraner vil danne lige store kræfter, der virker i modsatte retninger, således at de ophæver hinan- 8

DK 155105C

den og den totale kraft, der virker på ventilspindelen 28, er nul. Hvad enten ventilen er åben eller lukket, eller der er tryk på enten den ene eller på begge sider af sædet 30, er kun en lille kraft nødvendig til at forskyde ventilspindelen op 5 eller ned.

Spolen 37 er forholdsvis lille,og når der tilføres strøm til den, giver den den lille ydre kraft, der er nødvendig til at åbne ventilen. Ventilen lukkes ved hjælp af virkningen af den 10 forholdsvis lette fjeder 43, der fører ankeret 36 og ventilspindelen 28 med sædeskiven 31 tilbage til indgreb med sædet 30, således at ventilen lukkes. Ventilen er direkte virkende. Ankeret og spindelen er fast forbundet til hinanden, hvorved man får et stiv enhed, således at når ankeret forskydes, for-15 skydes hele venti 1spindel en med dette, og på grund af dette er ventilen i kke afhæng i g af et mindste driftstryk. Ventilens drift er således, at ventilen vil åbne fuldt eller lukke ved trykket nul.

20 Alle kamre og passager i de væsketransporterende områder at denne ventil er store og åbne, således at konstruktionen giver en ventil, der kun meget vanskeligt tilstoppes, og hvori pulveropløsninger ikke vil udfældes og modvirke ventilens ydelse. Membrantætningerne 16 og 17 er rullende mebrantætninger, så-25 ledes at der ikke er nogen relativ glidningsbevægelse mellem tætni ngsorganerne, og derfor forefindes der praktisk taget ikke noget slid hidrørende fra friktion. Ankeret 36, der er fastgjort til den øvre ende af ventilspindelen 28 og arbejder indenfor spolen 37, er adskilt fra de fluida, som passerer 30 gennem ventilen ved hjælp af membrantætningen 16, og fordi den ikke således er nedsænket i væske er enhver mulighed for korrosion på grund af væskens tilstedeværelse forhindret.

35

Claims

DK 155105C Patentkrav. Elektromagnetisk betjent ventil omfattende et ventilhus (10) med en indløbsåbning (34) og en udløbsåbning (35), som står i forbindelse med ventilhusets (10) indre på modsatte sider af et ventilsæde (30), en inde i ventilhuset (10) anbragt, i forhold til ventilsædet (30) bevægelig lukkedel (31), en med lukkedelen (31) forbundet ventilspindel (28) samt membrantætninger (16, 17), som har lige store virksomme flader, og som tætner ventilhusets indre oven over henholdsvis neden under udløbs-og indløbsåbningen (35, 34) og ved deres ydre rand er fastspændt mellem den øvre henholdsvis den nedre ende af ventilhuset (10) og et ved den pågældende ende fastgjort membranhus (11, 12), medens de ved deres indre rand er fastklemt til ventilspindlen (28) ved hjælp af henholdsvis et membranstempel (26) og et anker (36) hørende til en elektromagnetisk aktiveringsindretning, kendetegnet ved, at den elektromagnetiske aktiveringsindretnings magnetspole (37) holdes på plads mellem en spændbøjle (15), der omgiver magnetspolen og en dækplade (39), som overdækker magnetspolen og er løsbart forbundet med bøjlen, at en kerne (38), der tjener som ankerstop, er fastgjort indstilleligt på dækpladen (39) koaksialt med ankeret (36), at det nedre membranhus (12), ventilhuset (10) og det øvre membranhus (11) er sammenspændt mellem bøjlen (15) og en på det nedre membranhus (12) fastgjort bundplade (14) ved hjælp af fælles forbindelsesorganer (13), og at et aftageligt dæksel (47) på det nedre membranhus (12) omslutter den nedre ende af membranstemplet (26), som kan aktiveres manuelt.